專利名稱：一種開關(guān)磁阻電機的功率變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功率變換器，尤其涉及一種開關(guān)磁阻電機的功率變換器。
背景技術(shù)：
開關(guān)磁阻電機具有結(jié)構(gòu)簡單、堅固、工作可靠、控制靈活、運行效率高、容錯能力強， 適應(yīng)高溫和高速等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)域具有很強的競爭力。目前應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的 開關(guān)磁阻電機大多采用傳統(tǒng)的不對稱半橋拓撲進行單極性供電，并通過冗余備份的方法來 滿足這些場合對可靠性提出的特殊要求。這種方法增加了系統(tǒng)的體積重量、降低了系統(tǒng)的 利用率，限制了開關(guān)磁阻電機在該領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提出一種開關(guān)磁阻電機的功率變 換器。
本發(fā)明一種開關(guān)磁阻電機的功率變換器，所述開關(guān)磁阻電機有n相繞組，n為大于2的 自然數(shù)，其特征在于所述功率變換器包括n個H橋電路、n個熔斷絲和母線，每一個H橋 電路包括四個二極管即第一二極管至第四二極管、四個功率開關(guān)管即第一功率開關(guān)管至第 四功率開關(guān)管，母線的負極分別接第二二極管的陽極、第四二極管的陽極、第二功率開關(guān) 管的源極和第四功率開關(guān)管的源極，第一二極管的陰極分別接第三二極管的陰極、第一功 率開關(guān)管的漏極和第三功率開關(guān)管的漏極后接第一熔斷絲的一端，第一熔斷絲的另一端接 母線正極，第一功率開關(guān)管的源極分別接第一二極管的陽極、第二功率開關(guān)管的漏極、第 二二極管的陰極和所述開關(guān)磁阻電機的第一相繞組的一端，第三功率開關(guān)管的源極分別接 第三二極管的陽極、第四功率開關(guān)管的漏極、第四二極管的陰極和所述開關(guān)磁阻電機的第 一相繞組的另一端。
本發(fā)明所述的開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)在正常運行時，采用雙極性供電方法，減少電機損耗; 在故障運行時，采用單極性供電或?qū)⒐收舷嗲谐?，適當增加正常相的功率輸出的方法，使 電機運行在滿載或略低于滿載的情況下。這種新穎方法降低了系統(tǒng)的損耗，提高了系統(tǒng)的 可靠性。


圖1是實施例電機繞組示意圖。圖1中標號名稱l.Al繞組進線端。2.Al繞組出線端。Al， A2， Bl， B2， Cl， C2， Dl， D2分別是A、 B、 C、 D相的繞組，每相兩個繞組并聯(lián)或串聯(lián)構(gòu)成一相，共4相。3. 定子。4.轉(zhuǎn)子。圖2是功率變換器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2中標號名稱V1 V16是功率開關(guān)管，D1 D16是二極管。 圖3是電機正常情況下，繞組電流波形示意圖。圖3中標號名稱l.兩相開通的重疊區(qū)。Ia、 Ib、 Ic、 Id分別為A， B， C， D相繞組電 流波形。圖4是兩相重疊開通時，短磁路時，電機內(nèi)磁力線分布圖。 圖5是兩相重疊開通時，長磁路時，電機內(nèi)磁力線分布圖。
具體實施方式
如圖1所示。以8/6極開關(guān)磁阻電機為例進行說明。繞組Al， A2串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成A 相繞組，繞組B1， B2串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成B相繞組，繞組C1， C2串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成C相繞組， 繞組D1， D2串聯(lián)或并聯(lián)構(gòu)成D相繞組。A1 A4， B1 B4繞組采用NSNSNSSNSNSNSN方式連接。8/6極開關(guān)磁阻電機的功率變換器包括4個H橋電路、4個熔斷絲和母線，其中第一H 橋電路包括四個二極管即第一二極管Dl至第四二極管D4、四個功率開關(guān)管即第一功率開 關(guān)管VI至第四功率開關(guān)管V4，母線的負極分別接第二二極管D2的陽極、第四二極管D4 的陽極、第二功率開關(guān)管V2的源極和第四功率開關(guān)管V4的源極，第一二極管D1的陰極 分別接第三二極管D3的陰極、第一功率開關(guān)管V1的漏極和第三功率開關(guān)管V3的漏極后 接第一熔斷絲的一端，第一熔斷絲的另一端接母線正極，第一功率開關(guān)管VI的源極分別接 第一二極管D1的陽極、第二功率開關(guān)管V2的漏極、第二二極管D2的陰極和所述開關(guān)磁 阻電機的第一相繞組A的一端，第三功率開關(guān)管V3的源極分別接第三二極管D3的陽極、 第四功率開關(guān)管V4的漏極、第四二極管D4的陰極和所述開關(guān)磁阻電機的第一相繞組A的 另一端。圖2所示的是本實施例中的功率變換器拓撲結(jié)構(gòu)，每相繞組都有獨立的熔斷絲保護。 正常運行時，通過H橋功率變換器結(jié)構(gòu)，給各相繞組提供雙極性電流。以A相為例說明， 前一次A相繞組通電時，VI、 V4開通；關(guān)斷時，D2、 D3續(xù)流。下一次開通時，V2、 V3 開通；關(guān)斷時，Dl、 D4續(xù)流。當在圖l所示的電機繞組連接的情況下，按照圖3所示的通電順序，前一次Ia、 Ib、 Ic、 Id都通入正電流，下一次Ia、 Ib、 Ic、 Id都通入負電流，可保 證兩相開通區(qū)間重疊時，電機內(nèi)磁力線路徑最短。即，保證同時開通的兩相，其相鄰的兩 個齒， 一個齒是N極，另一個齒是S極。這樣通過相鄰的兩個定子齒及他們間的定子齒軛、 相鄰的兩個轉(zhuǎn)子齒及他們間的轉(zhuǎn)子齒軛構(gòu)成短回路，可有效較少鐵損，如圖4。如果采用單 極性供電，每周期最少出現(xiàn)一次長磁路換向。即，同時開通的兩相，其相鄰的兩個定子齒 同時為N極或同時為S極，這樣，磁力線將沿兩相定子的遠齒及他們間的定子軛，轉(zhuǎn)子齒 及轉(zhuǎn)子軛構(gòu)成長回路，增加了電機鐵損如圖5。 當開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)出現(xiàn)如下故障時，1. 當某個功率開關(guān)管或二極管出現(xiàn)斷路時，以圖2中V2為例，此時由V1、 V4、 Dl、 D4構(gòu)成類似不對稱半橋結(jié)構(gòu)，提供繞組A單極性電流?？墒闺姍C繼續(xù)工作在額定負載區(qū)。2. 當某個功率管出現(xiàn)短路，或電機繞組短路時，相電流迅速超過熔斷絲的安全值，熔 斷絲熔斷，將故障相切除，缺相運行。適當增加電機正常相的輸出功率，可使電機工作在 略低于額定負載區(qū)。3. 當電機某相繞組斷路時，缺相運行。適當增加電機正常相的輸出功率，可使電機工 作在略低于額定負載區(qū)。本發(fā)明對8/6極、12/8極等各類開關(guān)磁阻電機均適用。只需要設(shè)置與開關(guān)磁阻電機繞組 相數(shù)相同的H橋電路和熔斷絲。
權(quán)利要求
1. 一種開關(guān)磁阻電機的功率變換器，所述開關(guān)磁阻電機有n相繞組，n為大于2的自然數(shù)，其特征在于所述功率變換器包括n個結(jié)構(gòu)相同的H橋電路、n個熔斷絲和母線，每一個H橋電路包括四個二極管即第一二極管至第四二極管、四個功率開關(guān)管即第一功率開關(guān)管至第四功率開關(guān)管，母線的負極分別接第二二極管的陽極、第四二極管的陽極、第二功率開關(guān)管的源極和第四功率開關(guān)管的源極，第一二極管的陰極分別接第三二極管的陰極、第一功率開關(guān)管的漏極和第三功率開關(guān)管的漏極后接第一熔斷絲的一端，第一熔斷絲的另一端接母線正極，第一功率開關(guān)管的源極分別接第一二極管的陽極、第二功率開關(guān)管的漏極、第二二極管的陰極和所述開關(guān)磁阻電機的第一相繞組的一端，第三功率開關(guān)管的源極分別接第三二極管的陽極、第四功率開關(guān)管的漏極、第四二極管的陰極和所述開關(guān)磁阻電機的第一相繞組的另一端。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種帶冗余功能的開關(guān)磁阻電機功率變換器。對于n相開關(guān)磁阻電機，該功率變換器將供電母線正極端子分成n股，每股連接一個熔斷絲，熔斷絲另一端接H橋功率拓撲，H橋的負極端子匯到一起。該功率變換器相與相之間相互獨立，某相出線故障可以自動切除，不影響其他相的運行。正常工作時，可提供雙極性供電，減少電機損耗；某相功率管故障時，可提供單極性電流，提高了開關(guān)磁阻電機系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H02P6/08GK101505126SQ20091002580
公開日2009年8月12日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者彭晶晶, 王曉琳, 鄧智泉, 陳小元 申請人:南京航空航天大學